Конспект интегрированного урока физики с использованием ключевых идей Программы нравственно – духовного образования «Самопознание» по теме: «Радиоактивность». 11 класс

Детянцева Людмила Александровна

Конспект интегрированного урока физики с использованием ключевых идей Программы нравственно – духовного образования «Самопознание» по теме:  «Радиоактивность».

КГУ «Силантьевская средняя школа акимата Алтынсаринского района»

Костанайской области.

Пояснительная записка.

Представить сегодня нашу жизнь без электрической энергии невозможно. Электроэнергетика вторглась во все сферы деятельности человека: промышленность и сельское хозяйство, науку и космос. Немыслим без электроэнергии и наш быт. Электроэнергия была и остается главной составляющей жизни человека. Какой будет энергетика ХХІ века? Чтобы дать ответы на этот вопрос необходимо знать основные способы получения электроэнергии, изучить проблемы и перспективы современного производства электроэнергии. Учащиеся должны знать, как эффективнее и экономнее использовать электроэнергию, потому что экономия электричества позволяет сократить потребление природных ресурсов, а значит, и снизить выбросы вредных веществ в атмосферу.

План урока физики, интегрированного с предметом «Самопознание».

Школа: Силантьевская

Дата: 20.09.2016 год

Педагог: Детянцева Людмила Александровна

Класс: 11

Кол-во уч-ся: 20

Тема: Производство, передача и потребление электрической энергии в Казахстане.

Ценность: «Истина»

Качества: отличайте вечное от временного; реальное от нереального; самоанализ.

Цель урока: формирование научного мировоззрения на основе знаний о производстве, передаче и потреблении электроэнергии в Казахстане через ценность «Истина». Задачи урока: 1.развивать экономическое и экологическое мышления учащихся, вовлечь их в реальную деятельность по изучению окружающей среды и её охране; показать ответственность человека за качество окружающей среды, сформировать осознанное к ней отношение через отличие реального от нереального; 2.привлечь внимание учащихся к экологической проблеме использования различных видов энергоресурсов через отличие вечного от временного; 3.прививать навыки экологически безопасного стиля жизни, через самоанализ.	Ресурсы: (материалы, источники) Компьютер, мультимедийная установка, интерактивная доска. Музыка для позитивного настроя; Видеоролик "Burnoye Solar-1" ("Бурное Солар-1"); Презентация по уроку.
Ожидаемый результат: учащиеся умеют решать задачи используя закон Джоуля – Ленца, по формуле Q=I2Rt, R=; Q=t, вычислять какое количество энергии, расходуется на нагрев проводов линии, насколько передача энергии может стать экономически невыгодной, научится экономить энергию, чтобы сократились расходы природных ресурсов. Знают, что экономия электричества позволяет сократить потребление природных ресурсов, а значит, и снизить выбросы вредных веществ в атмосферу. Все учащиеся смогут: экономить электричество в квартирах, проводить теплоизоляцию окон для большего сохранения тепла; вычислять какое количество энергии, расходуется на нагрев проводов линии, насколько передача энергии может стать экономически невыгодной. Большинство учащихся сможет: Знают, что экономия электричества позволяет сократить потребление природных ресурсов, а значит, и снизить выбросы вредных веществ в атмосферу; высказывают свое мнение по экологической проблеме использования различных видов энергоресурсов; понимают ответственность человека за качество окружающей среды.
Ход урока: Внешняя интеграция (использование методических приемов урока самопознания) Позитивный настрой. Концентрация на свет. Под спокойную тихую музыку учитель читает текст: Расслабьтесь, займите удобное положение, закройте глаза…Давайте мысленным взором попробуем заглянуть в своё сердце. Представьте, что внутри вашего сердечка раскинулся великолепный сад — сад вашей души. Светит солнце любви и тепла. Переливается радуга доброты. На листочках, на каждой травинке  - везде поблескивают капельки счастья. Может быть, вы увидите там дерево, покрытое удивительной зелёной кроной. Это дерево доверия, уважения, радости, честности. Полюбуйтесь цветами любви и добра, пройдитесь по саду своей души, насладитесь его красотой. Как прекрасен ваш внутренний мир! Какой теплый и чистый свет излучаете вы! Свет наполняет ваше тело, вашу голову, ваши руки, ноги. Направьте свет всем вашим родным, учителям, друзьям, знакомым. Пошлите свет и тем, с кем у вас временное непонимание, конфликты. Пусть свет наполнит их сердца. Пусть этот свет распространится на весь мир: на всех людей, животных, растения, на все живое, повсюду... Посылайте свет во все уголки Вселенной. Мысленно скажите: «Я в Свете... Свет внутри меня... Я есть Свет». Побудьте еще немного в этом состоянии Света, Любви и Покоя... Теперь поместите этот Свет снова в ваше сердце... Вся Вселенная, наполненная Светом, находится в вашем сердце. Сохраните ее такой прекрасной на весь день! Теперь медленно вернитесь в класс и откройте глаза. Обсуждение чувств, которые учащиеся испытали, что им понравилось, что запомнилось, что или кого представляли рядом, что почувствовали Цитата урока Остерегайтесь и мелких напрасных расходов, ибо маленькая течь может потопить большой корабль.  Франклин Б. Вопросы к цитате: ü Как вы понимете выражение «Мелкие и напрасные расходы?» ü К какой беде может привести маленькая течь на большом корабле? ü Как мы можем высказывание Франклин Б  соотнести с темой нашего урока? ü Приведите примеры не экономного потребления электрической энергии? ü Знаете ли вы основные способы энергосбережения? (сократить расход энергии в пустую.) Внутренняя интеграция (интеграция общечеловеческих ценностей в содержание урока). Опрос домашнего задания по теме «Трансформатор» Обсуждение новой темы. Представить сегодня нашу жизнь без электрической энергии невозможно. Электроэнергетика вторглась во все сферы деятельности человека: промышленность и сельское хозяйство, науку и космос. Немыслим без электроэнергии и наш быт. Столь широкое применение электроэнергии объясняется ее преимуществами перед другими видами энергии. Электроэнергия была и остается главной составляющей жизни человека Главные вопросы – сколько энергии нужно человечеству? Какой будет энергетика ХХІ века? Чтобы дать ответы на эти вопросы необходимо знать основные способы получения электроэнергии, изучить проблемы и перспективы современного производства электроэнергии в Казахстане. Вопрос учащимся: Что такое энергетика? Энергетика- это отрасль хозяйства, охватывающая энергетические ресурсы, выработку, преобразование, передачу и использование различных видов энергии. Вопрос учащимся: А как давно человек начал использовать энергию?  Учитель: Около 500 тыс. лет назад, человек впервые освоил энергию огня- тепловую энергию от сгорания древесины.10 тыс. лет назад с возникновением земледелия, потребность в энергетических ресурсах возросла, и человек стал строить мельницы, работающие на энергии воды и ветра. Но с ростом промышленного производства и увеличения численности населения Земли, человек строит теплоэлектростанции, работающие на основе каменного угля, нефти и природного газа. Широко осваивается энергия рек- гидроэлектростанции. В конце 20 века освоена атомная энергия, но и это уже не удовлетворяет потребности человека. Казахстан обладает крупными запасами энергетических ресурсов (нефть, газ, уголь, уран). Преобразования энергии различных видов в электрическую энергию происходит на электростанциях. Вопрос учащимся: Какие вы знаете электростанции? Ответы учащихся: - ТЭС - тепловые электростанции;   - КЭС - конденсационные электростанции;   - ТЭЦ - теплоэлектроцентрали;                   - ГТЭС - газотурбинные электростанции; - ГЭС - гидроэлектростанции. Учитель: Электрические станции разделяются на электростанции национального значения, электростанции промышленного назначения и электростанции регионального назначения. К электрическим станциям национального значения относятся крупные тепловые электрические станции, обеспечивающие выработку и продажу электроэнергии потребителям на оптовом рынке электрической энергии Республики Казахстан: ü ТОО «Экибастузская ГРЭС-1; ü АО «Станция Экибастузская ГРЭС-2»; ü АО «Евроазиатская Энергетическая Корпорация» (Аксуская ГРЭС); ü ТОО ГРЭС «Корпорация Казахмыс»; ü АО «Жамбылская ГРЭС», а также гидравлические электростанции большой мощности, используемые дополнительно и для регулирования графика нагрузки ЕЭС РК: ü Бухтарминская ГЭК АО «Казцинк», ü ТОО «AES Усть-Каменогорская ГЭС», ü ТОО «AES Шульбинская ГЭС». К электростанциям промышленного значения относятся ТЭЦ, с комбинированным производством электрической и тепловой энергии, которые служат для электро-теплоснабжения крупных промышленных предприятий и близлежащих населенных пунктов. Электростанции регионального значения — это ТЭЦ, интегрированные с териториями, которые осуществляют реализацию электрической энергии через сети региональных электросетевых компаний и энергопередающих организаций, а так же теплоснабжение близлежащих городов. Электрические сети Республики Казахстан представляют собой совокупность подстанций, распределительных устройств и соединяющих их линий электропередачи, напряжением 0,4 –1150 кВ, предназначенных для передачи и (или) распределения электрической энергии.  Роль системообразующей сети в ЕЭС Республики Казахстан выполняет национальная электрическая сеть (НЭС), которая обеспечивает электрические связи между регионами республики и энергосистемами сопредельных государств (Российской Федерации, Кыргызской Республики и Республики Узбекистан), а так же выдачу электрической энергии электрическими станциями и её передачу оптовым потребителям. НЭС находится на балансе Казахстанской компании по управлению электрическими сетями АО «КЕGОС».   Сектор электроснабжения рынка электрической энергии Республики Казахстан состоит из энергоснабжающих организаций (ЭСО), которые осуществляют покупку электрической энергии у энергопроизводящих организаций или на централизованных торгах и последующую её продажу конечным розничным потребителям. Приложение №1 Учитель: В зависимости от вида преобразуемой энергии электростанции подразделяются на: тепловые, гидравлические, атомные и другие. Общее у всех электростанций – генераторы промышленные. Рассмотрим физические основы производства электроэнергии на электростанциях. Электрическая энергия вырабатывается индукционными генераторами переменного тока на электрических станциях различного типа, которые строятся вблизи запасов угля и нефти (тепловые электростанции) или рек (гидроэлектростанции). Электростанции строятся вблизи запасов топлива или воды, возникает необходимость передачи электроэнергии на большие расстояния до потребителей электрической энергии. Эти расстояния могут быть довольно большими. При этом возрастают потери энергии в линиях электропередачи. Дело в том, что электрический ток нагревает провода линий электропередачи. В соответствии с законом Джоуля – Ленца, изученной вами в 8 классе, энергия, расходуемая на нагрев проводов линии, определяется формулой Q=I2Rt, R=; Q=t. Отсюда следует, что для уменьшения Q нужно либо увеличить S, либо уменьшить силу тока I. Для уменьшения I нужно увеличить U, для этого используют повышающие трансформаторы. При очень большой длине линии передача энергии может стать экономически невыгодной. Приложение №2 Передача электроэнергии переменным током Передача и распределение электроэнергии осуществляется в настоящее время в основном по линиям переменного тока. Это объясняется прежде всего способностью переменного тока к трансформацию с помощью достаточно простых аппаратов как трансформатор, и электродвигатели переменного тока по всей конструкции проще, надежнее чем электродвигателей постоянного тока. Приложение №3 Основные элементы электрических сетей Основным элементом электрических сетей является: трансформаторная подстанция, линии электропередачи и распределительная устройства. Приложение №4 Для связи с энергосистемой и потребителями, а также для питания собственных потребителей станции на электрических станциях и подстанциях устанавливают повышающие понижающие трансформаторы.  Потребители электроэнергии: промышленность — 68, 7 % домашние хозяйства — 9,3 % сектор услуг — 8 % транспорт — 5,6 % сельское хозяйство — 1,2 %. Учитель: Поговорим об эффективности использования электроэнергии. Вопрос учащимся: В чем преимущество электроэнергии перед другими видами энергии? ü Ее можно передавать по проводам в любой населенный пункт; ü Можно легко превращать в любые виды энергии; ü Легко получать из других видов энергии. Около 72 % электроэнергии в Казахстане вырабатывается из угля, 12,3 % — из гидроресурсов, 10,6 % — из газа и 4,9 % — из нефти. Таким образом, четырьмя основными видами электростанций вырабатывается 99,8% электроэнергии, а на альтернативные источники приходится менее 0,2%. Угольная энергетика, к сожалению, дает и основное загрязнение природной среды. Так как в Экибастузе используется бурый уголь с высоким, более 30% содержанием минеральных веществ, то шлейф выбросов угольных тепловых электростанций распространяется на весь северо-восток Казахстана, Сибирь и Монголию. Среди этих минеральных веществ много экологически очень вредных, ядовитых. Гидроэлектроэнергия В Казахстане имеются значительные гидроресурсы: Мойнакская ГЭС (300 МВт); Булакская ГЭС (78 МВт); Кербулакская ГЭС (50 МВт) и ряд малых ГЭС. Вопрос учащимся: Назовите плюсы и минусы гидроэлектроэнергии? Учитель К сожалению, постройка гидроэлектростанций часто связана с нарушением природной среды: из оборота изымается много сельскохозяйственных и заповедных земель, нарушается нерест рыбы и вся речная экология, вырубаются леса под строительство ЛЭП. Электроэнергия из природного газа В Казахстане имеются значительные ресурсы попутного газа, добываемого вместе с нефтью. Его сжигание дает до 10% электроэнергии страны, составляя основную ее часть на западе Казахстана. Хотя электростанции на газе высокоэкологичны, но сжигание такого ценного для химической промышленности продукта совершенно нерационально и полностью соответствует фразе великого химика Д.И. Менделеева, который сравнивал такое сжигание с использованием банковских ассигнаций в качестве топлива. Электроэнергия из мазута, нефтяных отходов Альтернативным рачительным и экологичным решением может быть постройка нефтеперегонных заводов, производящих с помощью крекинга - разделения нефтяных фракций более дорогих и готовых к употреблению нефтепродуктов, и веществ для химической промышленности, а для энергетики - производство дешевого и более экологичного, чем бурый уголь, топлива - мазута. Вопрос учащимся: Но как обстоят экологические проблемы при использовании тех или иных источников для получения энергии? Учитель Использование тепловой энергии приоритетна. Но! Еще Д.И. Менделеев говорил, что использование нефти Это все равно что сжигать деньги в печи, хотя нефть в чистом виде не используется, а только мазут- продукт её переработки. И ещё при сжигании любого топлива расходуется большое количество кислорода и выделяется углекислый газ в таком количестве ,что приводит к экологической проблеме- создаётся “ парниковый эффект”. Это приводит к потеплению климата и как последствия наводнения (нам хорошо знакомы стихийные бедствия в Европе.) При сгорании топлива загрязняется окружающая среда, это приносит вред животным ( они либо покидают свои места, либо гибнут, либо происходит мутации в развитии) , изменяется качество питьевой воды, чрезмерное цветение и зарастание водоемов. Это приводит к экологическим катастрофам. Продолжаться так , конечно, до бесконечности не может. Нужна альтернатива, и мы с вами знаем, что тепловые ресурсы небесконечны. Атомная электростанция (АЭС) – электростанция, в которой атомная (ядерная) энергия преобразуется в электрическую энергию. Атомные электростанции действуют по такому же принципу, что и тепловые электростанции, но используют для парообразования энергию, получающуюся при делении тяжелых атомных ядер (урана, плутония).  Единственная атомная электростанция в Казахстане находилась в городе Актау с реактором на быстрых нейтронах с мощностью в 350 МВт. АЭС работала в 1973—1999 годах. В настоящий момент атомная энергия в Казахстане не используется, несмотря на то, что запасы урана в стране оценены в 469 тысяч тонн. Атомная энергетика является источником повышенного риска катастрофического типа, когда все текущие малые преимущества по ее использованию перекрываются ущербом от возможных и реально происходящих катастроф, таких как Чернобыльская катастрофа и Фукусимская катастрофа. Работу ядерных реакторов, где происходит цепная реакция, рассмотрим подробно в разделе «Ядерная физика». Приложение №5 Вопрос учащимся: Назовите исчерпаемые и неисчерпаемые источники энергии?  Ответ учащихся: Исчерпаемые источники энергии - это нефть, газ, уголь, уран. То что они могут иссякнуть это одна проблема, но отходы этих станций смертельно опасны для человека. Вопрос учащимся: Какие вы знаете неисчерпаемые источники энергии? Ответ учащихся:  Неисчерпаемые источники энергии - это энергия биомассы, ветра, солнца, морских волн и течений, тепло земли. Последствия использования этих источников не так опасны для человека и практически неиссякаемы. Вопрос учащимся: К каким последствиям может привести авария на АЭС? Ответ учащихся: Даже без аварии вокруг реактора наблюдается радиоактивный фон, что приводит к генным мутациям и онкологическим заболеваниям. Учитель Широкое использование электроэнергии породило одну из проблем современной цивилизации – экологический кризис. Вопрос учащимся: Приведите примеры экологических проблем при использовании человеком электростанций? Ответы учащихся: ü Все крупные электростанции оказывают разрушающее действие на окружающую среду  ü Тепловые электростанции сильно загрязняют воздух продуктами сгорания топлива. Кроме того, они приводят к тепловому загрязнению, т.к. тепловые двигатели, преобразующие энергию в механическую, нуждаются в постоянном охлаждении  ü Гидроэлектростанции работают за счет падения воды с большой высоты. Чтобы обеспечить эту высоту, на равнинных реках строят плотины, поднимающие уровень воды. Это приводит к затоплению огромных территорий, которые выводятся из землепользования. В образующихся искусственных водоемах уровень воды изменяется со временем, поэтому условия для жизни рыб и водорослей там весьма неблагоприятны.  ü Атомные электростанции приводят также к тепловому загрязнению. Но еще большую опасность представляет угроза аварий на таких электростанциях, при которых может произойти выброс радиоактивных веществ. Такие серьезные аварии происходили в разных странах в 70-80-х годах 20-го века, что существенно затормозило развитие атомной энергетики.  Учитель: На сегодняшний день проблема расхода энергии стоит достаточно остро – ресурсы планеты не бесконечны и за время своего существования человечество изрядно опустошило то, что было дано природой. На данный момент активно проводится добыча угля и нефти, запасы которых с каждым днем становятся все меньше. Сила мысли позволила человечеству сделать невероятный шаг в будущее и использовать атомную энергию, привнеся вместе с этим благом огромную опасность для всей окружающей среды. Не менее остро стоит вопрос экологический – активная добыча ресурсов и их дальнейшее использование пагубно сказывается на состоянии планеты, изменяя не только природу почв, но даже климатические условия. Современный мир изо дня в день испытывает огромное желание узнать какие-то новые источники энергии. Мы пользуемся такими продуктами как нефть, уголь и газ, но они не безграничны. Ученые не сидят без дела и делают открытия. Вопрос учащимся: Назовите какие новые методы получения энергии открыли ученые, которые более экологичные, экономичные и вечные. Использование этих источников энергии, избавит людей от многих проблем, принесет много пользы без вреда окружающей среды. Ответы учащихся: ü ветроэлектростанции (используется ветер, заставляющий вращаться турбины и таким образом производит электричество); ü геотермальные (пар от воды, нагретый глубоко в Земле, используется для того чтобы повернуть турбины, подключенные к электрическим генераторам.) ü Человек пытается использовать энергию приливов и отливов, морских течений, жидкого водорода, синтетического топлива. ü гелиолектростанции- энергия солнца, один из важнейших ресурсов для человечества, перспективы ее использования чрезвычайно велики. Приложение №6 Жамбылская область является одним из лидеров среди регионов страны по развитию возобновляемых источников энергии. Здесь построены первые в Казахстане промышленные ветровая и солнечная электростанции. Приложение №7 Компания "Burnoye Solar-1" ("Бурное Солар-1") была создана в апреле 2014 года и является совместным проектом Самрук Казына Инвест и UGEL по строительству и производству альтернативных источников энергии, в данном случае солнечной. С мая 2014 года началось строительство СЭС в Жамбылской области в с. Б.Момышулы (бывш. С. Бурное) мощностью 50 МВт.  Цель проекта: освоение имеющегося солнечного потенциала, снижение негативного влияния на окружающую среду, экономия органического топлива и снижение выбросов парниковых газов. Просмотр видеоролика https://www.youtube.com/watch?v=me_YMCricMc До 2018 года в сфере возобновляемой энергетики Жамбылский регион выйдет на общую мощность порядка 400 МВт. В Шуском районе предполагается запуск ветровой электростанции на 125 МВт и солнечной на 150 МВт. Вопрос учащимся: Но так ли безвредно использование ветра, солнца и воды?  Учитель При очень многих плюсов есть минусы. Зависимость ветроэлектростанций от погоды и создается шумовое загрязнение. Уходят животные, что нарушает экологический баланс в данной местности. Человек чувствует угнетенное состояние. И при всем этом мощность таких станций невелика. Итог урока ü Что вы узнали нового на уроке? ü Какие вопросы вас заинтересовали? ü Как же жителям Казахстана эффективнее использовать электроэнергию действующих электростанций? Можно ли как-то изменить ситуацию, чтобы экология нашей страны и Земли в целом меньше страдала, чтобы не нарушался экологический баланс в природе, сократились расходы природных ресурсов? Ответы учащихся: Самое главное научится экономить энергию. Элементарно экономить электричество в наших квартирах, проводить теплоизоляцию окон для большего сохранения тепла. Эффективное использование энергетических ресурсов, соблюдения требований к охране природы чтобы не нарушался экологический баланс в природе, сократить расходование ресурсов. Установить средства регулирование потребление энергоресурсов (включатели и выключатели на батареях).   Экономия электричества позволяет сократить потребление природных ресурсов, а значит, и снизить выбросы вредных веществ в атмосферу. Домашнее задание: Составить мини-проект «Энергосбережение в моем доме»: Рассчитать расход электроэнергии в своей квартире в течении недели в кВт·ч и в денежном эквиваленте и составить план перехода на экономный режим работы домашних электроприборов. Рефлексия урока облако "тегов" ü сегодня я узнал... ü было трудно… ü я понял, что… ü я научился… ü я смог… ü было интересно узнать, что… ü меня удивило… ü мне захотелось… Заключительная минута урока Закройте глаза и вспомните приятные моменты нашего урока, все то, что нового вы узнали о энергии и энергосбережении…	Примечания

Приложение №1

Приложение №2

         ^{Передача электроэнергии постоянным током}

Приложение №3

^{Передача электроэнергии переменным током}

Приложение №4

^{трансформаторная подстанция, линии электропередачи и распределительная устройства.}

Приложение №5

^{На рисунке показана схема работы атомной электростанции.}

Приложение №6

Гелиолектростанции- энергия солнца

ветроэлектростанции (используется ветер, заставляющий вращаться турбины и таким образом производит электричество)

 

геотермальные (пар от воды, нагретый глубоко в Земле, используется для того чтобы повернуть турбины, подключенные к электрическим генераторам.)

Приложение №7

^{Компания "Burnoye Solar-1" ("Бурное Солар-1")}

 Приложение №8

^{Каракыстакская мини-ГЭС в Жамбылской области}